突发事件应急救援动态调度优化:以KX井喷事故为例

突发事件应急救援具有高度的不确定性和动态性。本文以KX井喷事故为例,研究突发事件应急救援的动态调度优化问题。作者首先给出KX井喷事故的背景资料,在此基础上提炼本文所研究的问题,即如何基于突发事件救援过程中的实际变化,对原定计划进行最优的动态调整。随后,构建突发事件应急救援的动态调度优化模型,针对其NP-hard属性设计专门的禁忌搜索启发式算法。最后,对KX井喷事故应急救援的动态调度问题进行求解,并结合现实情况对求解结果进行讨论分析,得到如下结论:早期发生的计划调整通常会对应急救援产生较大的影响,而后期发生的计划调整的影响则相对较小。本文的研究可为突发事件应急救援的实时指挥提供定量化决策支持。     

基于区间数的应急物资调度决策模型及算法研究

应急物资调度决策是应急物流管理的重要研究问题之一,是影响应急救援效果的关键环节,加强应急物资调度方法研究,对提升我国应急物流管理水平,提高突发事件的应急保障能力和应对效果具有重要现实意义和理论研究价值.为了提高应急物资调度决策的有效性,基于应急物资调度问题的特点,引入区间数来描述应急物资调度决策中的不确定因素,建立了区间数信息环境下应急物资调度问题的时间最小化决策模型,提出了基于满意度水平的应急物资调度问题有效解的具体算法,最后通过算例分析验证了该方法的有效性.     

突发事件情景下串联式需求系统应急物资协同调度研究

针对突发事件情景下串联式需求系统遭受破坏问题,分析了突发事件情景下串联式需求系统应急物资协同调度的特征。在对系统提供应急物资进行修复的基础上,以串联式需求系统修复的时间最短及成本最小为目标,分别构建了纵向配送的应急物资调度模型和纵向配送与横向转运相结合的应急物资协同调度模型,并设计一种遗传算法对两种模型进行求解。最后通过算例分析,求解得到两种模式下串联式需求系统应急物资调度的最优配送方案,比较解的结果,得出纵向配送与横向转运相结合的应急物资协同调度模式优于一般的应急物资纵向配送模式的结论,验证了该应急物资协同调度模式的有效性和可行性。     

基于资源约束的突发事件应急救援鲁棒性调度优化

突发事件应急救援的调度优化,对于救援活动的顺利实施及应急资源的有效使用具有至关重要的作用。本文研究资源约束下的突发事件应急救援鲁棒性调度优化问题,其中,鲁棒性定义为各活动的时间缓冲与其权重系数乘积的总和,目标是在资源可用量及救援期限的约束下,安排活动开始时间和执行模式以最大化应急救援计划的鲁棒性。作者构建了问题的0-1规划优化模型,针对其NP-hard属性,基于问题特征设计双环路禁忌搜索启发式算法。通过对一个算例的计算分析,得到如下结论:给定网络结构及时间参数,利用权重系数的定义可以将时间缓冲分配到重要活动上,由此提高应急救援计划的鲁棒性;随着资源可用量的增加,计划的鲁棒性呈上升趋势,而当救援期限延长时,计划的鲁棒性单调增加。本文研究可为突发事件应急救援基准计划的制定提供决策支持。     

资源随机中断下突发事件应急救援鲁棒性多模式项目调度优化

突发事件应急救援具有高度的不确定性与动态性，稳定可靠的救援计划及其合理有效的应急处置则可以大幅度降低灾害蔓延的风险。通过运用不确定环境下项目调度的理论与技术对资源随机中断情形下的突发事件应急救援问题展开研究，一方面在事故发生前，采用前摄性项目调度方法制定鲁棒性水平较高的基准计划指导救援过程有序开展；另一方面在事故发生后，借助反应性项目调度方法随时针对环境变化采取恰当的处置策略做出快速有效的应急响应，减小事故进一步扩散的风险。研究结果表明通过前摄性与反应性调度方法的协作与配合，可有效应对突发事件应急救援中发生的资源中断情况，更大限度地减少项目的损失。     

区际救援物资中转调度的动态决策模型与算法

考虑灾害救援中灾区对应急物资的持续消耗,研究了区际多品种救援物资的动态中转调度问题.综合考虑各阶段调度费用、运输费用和库存费用总和最小化的救援物资中转调度安排和库存规划,建立了一个区际救援物资中转调度动态决策模型,并设计了一种矩阵编码的协进化遗传算法.最后通过一个算例验证了模型和算法的有效性.     

京津冀协同应对自然灾害应急资源配置优化研究

京津冀协同发展已成为国家战略。京津冀区县毗邻,在灾害分布上具有临近相似性和区域差异性的特点。本文从整合京津冀地区应急资源、协同应对突发事件的角度出发,提出了京津冀地区统筹规划下区域协同应对自然灾害的新模式。本文以京津冀地区应急物资保障的经济性和物资分配的公平性为目标,建立了多阶段、多灾种的京津冀协同应对自然灾害应急资源配置的多目标规划模型,在此基础上设计了一种多目标免疫算法。结合京津冀地区自然灾害发生的情景概率,验证了模型的科学性与算法的有效性,为京津冀地区乃至世界城市群协同应对应急资源的优化配置提供理论指导与科学的决策。     

考虑油膜动态过程的海上溢油应急物资调度优化

针对溢油应急响应中海上油膜所具有的动态特性,综合考虑需求点的时变物资需求、运输网络的不确定性以及物资调度决策与外部决策环境之间的相互作用关系之后,构建了效率目标与成本目标相结合的多目标海上溢油应急物资调度优化模型。根据模型的特点,提出了一种基于鲸鱼算法的求解方法。该算法利用非线性收敛因子克服了算法后期易陷入局部最优的不足,同时还引入小生境共享机制以确保解的多样性。最后,通过仿真案例对模型与算法的有效性与可行性进行了验证。结果表明,该方法可以为决策者提供高质量的决策支持。     

考虑道路可靠性的突发事件资源配送路线优化模型与算法

针对突发事件后道路网络的不确定性,定义了物资配送路线的风险度量值,然后建立考虑道路风险性的物资配送的优化模型以给出最优的路线安排方案,设计了基于禁忌搜索的模型求解算法,以某城市地震灾难后应急资源配送案例进行模型仿真.模型与算法的研究对于突发事件不确定道路网络下应急资源的配送决策具有很好的指导意义和实际意义.     

双目标突发事件应急救援前摄性调度优化

本文以救援时间最短化与计划鲁棒性最大化为目标,研究突发事件应急救援前摄性调度优化问题。作者首先对所研究问题进行界定,其中计划鲁棒性定义为各活动开始时间可调整时差的总和,任务是在应急预算和救援期限的约束下,确定活动执行模式与开始时间以实现上述两个目标。随后,构建问题的0-1规划优化模型,鉴于其强NP-hard属性,设计禁忌搜索启发式算法。最后用一个算例对研究进行说明,得到如下结论:救援时间随应急预算的增加而缩短,随救援期限的放宽而延长;计划鲁棒性随应急预算的增加或救援期限的放宽而提高;当权重分配系数增大时,应急救援时间先保持不变而后缩短,计划鲁棒性则呈减小趋势。本文研究可为突发事件应急救援的组织与协调提供决策支持。     

改进的蝗虫优化算法在双目标应急物资中心选址问题中的应用

近年来世界各地频发灾情疫情等紧急事件,严重影响人民的生活物资保障。在这种情况下,急需建立应急物资中心来缓解燃眉之急。该类问题通常面临资源稀缺并且时间相对紧迫的处境,因此需要在短时间内获得合理的应急设施选址方案来提升服务的质量和效率。本文对应急物资中心选址问题展开研究,提出一种考虑后续运输成本以及有概率发生紧急事件而导致无法正常运送物资的双目标离散选址模型,并为此设计一种二进制多目标蝗虫优化算法。该算法采用模糊关联熵系数来引导迭代更新,同时为其添加外部档案,最优解选择机制和竞争决策机制来提升算法性能。多次数值实验表明该算法的计算效率和求解质量较高,可作为应急物资中心选址问题的一种可行且有效的算法。     

基于NSGA-II的应急生产任务多目标优化模型及算法研究

重大突发事件发生后,若灾区的应急物资需求不能通过调用储备得到满足,则应急生产将成为灾区应急物资供应的重要保障手段。本文研究重大突发事件发生后应急物资生产任务的优化问题,重点关注原材料生产能力变化对完成应急生产任务的影响,以应急生产任务完成时间最短、完成成本最低为决策目标,研究了包含多个供应商、多个制造商以及单个受灾点的应急物资生产任务多目标规划模型。运用在求解多目标规划问题时具有众多优势的非支配排序多目标遗传算法(NSGA-II)对模型进行求解。通过算例分析,NSGA-II可以得到较好的Pareto前沿,并且可以根据不同情况给出最优的应急物资生产和原材料保障方案。本文的研究还表明,要想更快完成应急生产任务,需要做好原材料、资金、电力、交通等各种要素的配套保障工作。     

Emergency Logistics Planning in Natural Disasters

Logistics planning in emergency situations involves dispatching commodities (e.g., medical materials and personnel, specialised rescue equipment and rescue teams, food, etc.) to distribution centres in affected areas as soon as possible so that relief operations are accelerated. In this study, a planning model that is to be integrated into a natural disaster logistics Decision Support System is developed. The model addresses the dynamic time-dependent transportation problem that needs to be solved repetitively at given time intervals during ongoing aid delivery. The model regenerates plans incorporating new requests for aid materials, new supplies and transportation means that become available during the current planning time horizon. The plan indicates the optimal mixed pick up and delivery schedules for vehicles within the considered planning time horizon as well as the optimal quantities and types of loads picked up and delivered on these routes. In emergency logistics context, supply is available in limited quantities at the current time period and on specified future dates. Commodity demand is known with certainty at the current date, but can be forecasted for future dates. Unlike commercial environments, vehicles do not have to return to depots, because the next time the plan is re-generated, a node receiving commodities may become a depot or a former depot may have no supplies at all. As a result, there are no closed loop tours, and vehicles wait at their last stop until they receive the next order from the logistics coordination centre. Hence, dispatch orders for vehicles consist of sets of “broken” routes that are generated in response to time-dependent supply/demand. The mathematical model describes a setting that is considerably different than the conventional vehicle routing problem. In fact, the problem is a hybrid that integrates the multi-commodity network flow problem and the vehicle routing problem. In this setting, vehicles are also treated as commodities. The model is readily decomposed into two multi-commodity network flow problems, the first one being linear (for conventional commodities) and the second integer (for vehicle flows). In the solution approach, these sub-models are coupled with relaxed arc capacity constraints using Lagrangean relaxation. The convergence of the proposed algorithm is tested on small test instances as well as on an earthquake scenario of realistic size.     

资源受限下森林火灾应急救援多目标调度优化

许多森林火灾由于救援资源受限而不能在第一时间扑灭,导致火灾扩大蔓延,进而造成更大的森林资源损失。因此,在救援资源受限情形下,如何对消防救援车辆进行合理的调度安排以快速和低成本地扑灭火灾已成为亟待解决的现实问题。本文研究了一类资源受限下森林火灾应急救援多目标调度优化问题,为该问题构建了多目标混合整数非线性规划模型,优化目标为同时最小化总灭火救援时间和救援车辆总行驶距离。为有效求解该问题,首先将上述非线性模型等价转化为线性模型。然后提出ε-约束法和模糊逻辑相结合的算法对问题进行求解。最后,以大兴安岭山发生的火灾案例和随机生成仿真算例对模型和算法有效性进行验证,结果表明所提出的模型和算法能够有效解决资源受限下森林火灾应急救援问题,并为决策者提供最优的消防调度方案。     

应急物资联合配送决策研究

救援物资的高效投放是应急物流的关键活动之一。考虑到灾后救援车辆短缺,分配时受灾群众产生非理性心理,以及灾后道路状况对军、地救灾车辆速度产生影响等因素,本文从军民融合的角度出发,根据军地运输车辆特点,设计科学合理的车辆分配方案与运输路线。论文研究构建了基于车辆分配公平性和应急配送及时性的“分配-运输”集成决策模型,设计改进后的NSGA-Ⅱ算法进行求解,最后通过算例验证本算法的有效性和合理性,并通过调节军民运输车辆数,找到应急救援过程中的最佳军、地车辆比例,从而为灾后各灾备中心的车辆调度决策提供参考。     

基于海空协同的群岛救援方案优化模型及算法

针对边远群岛的物资供给受突发事件影响可能出现中断,需要开展紧急救援的实际情况,以中心岛屿为救援出发地,采用海空协同运输方式,以选择救援路线和分配救援物资批量为优化内容,对中心岛屿周边各岛救援用时最短为目标,建立了考虑海空协同的群岛应急救援模型。根据所建模型的特点,对基于运输点划分的遗传算法(PB-GA)进行进一步的改进,提出一种能够同时考虑两种运输方式、多批次运输的双层搜索遗传算法进行求解。最后,以南海群岛开展紧急救援为算例进行了优化分析。采用不同算法分别进行比较后显示,本文算法在优化结果、运算时间等方面均更优,从而验证了所建模型和算法的合理性与有效性。本文研究为制定群岛海空联合救援的应急预案提供了分析方法。